Сократительные элементы мышцы (миофибриллы) если посмотреть на них в микроскоп состоят из чередующихся светлых и тёмных участков.
Построены миофибриллы из большого числа мишечных нитей двух типов: толстых и тонких.
Толстые нити состоят из белка миозина. Миозин представляет собой длинную двойную полипептидную спираль, на одном из концов которой формируется шаровидное образование - глобулярная головка.
Таким образом, в миозине различаются две части: глобулярная головка и хвост.
В головках миозина имеются два важных участка.
Тонкие нити миофибрилл состоят из трёх белков.
Процесс мышечного сокращения запускается двигательным нервным импульсом, представляющим собой волну повышенной мембранной проницаемости, распространяющуюся по нервному волокну.
Нервный импульс передаётся через нервно-мышечный синапс на саркоплазматическую сеть и достигает цистерны, содержащие ионы Ca2+.
Под действием нервного импульса увеличивается проницаемость мемнраны цистерн для ионов Ca2+, в результате чего ионы Ca2+ выходят из цистерн и их концентрация в саркоплазмазме повышается в 1000 раз в течение 3 милисекунд.
Ионы Ca2+ присоединяются к белку тонких нитей миофибриллы тропонину и изменяют его пространственную форму.
Изменение пространственной формы тропонина приводит к тому, что молекулы тропомиозина смещаются вдоль желобка фибриллярного актина и асвобождают учесток актина, предназначенный для связывания его с головками миозина.
В результате между актином и миозином образуются поперечные мостики, расположенные под углом 90°.
Образование связи между актином и миозином приводит к повышению АТФазной активности последнего.
Энергия, высвобождающаяся при расщеплении АТФ, используется для поворота миозиновой головки, в результате чего актин-миозиновый мостик оказывается под углом 45°, что приводит к скользению мышечных нитей навстречу друг другу.
После поворота актин-миозиновые мостики разрываются, АТФазная активность миозина снижается и гидролиз АТФ прекращается.
Если нервный импульс продолжает поступать в мышцу, то в саркоплазме продолжает оставаться высокая концентрация ионов Ca2+ и актин-миозиновые мостики образуются вновь и процесс мышечного сокращения продолжается.
Каждый цикл сокращения (образование, поворот и разрыв актин-миозинового мостика) требует расходования одной молекулы АТФ.
Процесс расслабления мышцы начинается прекращением поступления нервного импульса в мышцу.
При отсутствии неврного импульса проницаемость мембраны саркоплазматического ретикулума для ионов Ca2+ резко сокращается и выход ионов Ca2+ в саркоплазму прекращается.
За счёт работы Ca2+-насоса мембраны ионы Ca2+ закачиваются в цистерны саркоплазматического ретикулума и его концентрация в саркоплазме снижается.
Снижение концентрации ионов Ca2+ в саркоплазме приводит к обратному изменению пространственной формы тропонина, что приводит к фиксации молекул тропомиозина на актиновых нитях и делает невозможным образование новых актин-миозиновых мостиков. В результате мышца расслабляется и за счёт внешних сил возвращается в исходное состояние.
Следует отметить, что процесс мышечного расслабления, как и мышечного сокращения, проходит с расходованием энергии АТФ.